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La storia della via lattea secondo Gaia

Galassia satellite? No, sono solo di passaggio 

Molte delle galassie che “orbitano” intorno alla Via Lattea non sono satelliti, ma solo di passaggio e, forse, non rimarranno mai intrappolate nel campo gravitazionale della nostra galassia. A rivelarlo, le precisissime misure di velocità del telescopio spaziale Gaia 

Valentina Guglielmo 26/11/2021 

Le galassie sono animali sociali. Contrariamente a quanto si pensava una volta, difficilmente una galassia vive una vita priva di interazioni con altre simili. Non solo, come in ogni ambiente sociale, le interazioni sono meccanismi evolutivi chiave. Più che interazioni, però, nel caso delle galassie è più giusto parlare di collisioni, fusioni. Se una delle due galassie è molto più grande dell’altra, poi, si usa la brutale espressione di “cannibalismo”. Oggi si pensa che siano pochissime le galassie nell’universo che non sono state plasmate da questo tipo di eventi e che la molteplicità di forme osservate fra le galassie dipenda principalmente dal numero e dall’entità degli eventi di fusione avvenuti nel corso della storia passata. 

Nel caso della Via Lattea, così come delle altre galassie a spirale, il numero, ma soprattutto l’entità delle collisioni dovrebbe essere stato modesto, tanto da consentirle di mantenere la sua ordinata struttura a disco. Quando la Via Lattea si scontrerà con Andromeda, invece, l’esito sarà ben diverso: la fusione delle due, proprio perché di massa molto simile ed elevata, farà sì che non vi sia una netta prevalenza di una sull’altra e darà invece vita a un corpo radicalmente diverso, una gigante ellittica, che gli astronomi hanno già nominato “Milkomeda”. 

Tracce di incontri della nostra galassia con galassie più piccole hanno lasciato segni evidenti, nel passato e nel presente. Le Nubi di Magellano ne sono un esempio, così come la galassia Sagittario e altre galassie nane appartenenti al Gruppo Locale. Una svolta importante nella ricostruzione della storia degli incontri passati – e in corso – che hanno interessato la Via Lat-tea è arrivata con il satellite Gaia, che con le sue misure precisissime di posizione e velocità è riuscito a ricostruire come questi eventi siano avvenuti in passato e come stiano avvenendo tutt’ora. E proprio questo satellite, oggi, ci racconta una storia inaspettata: molte delle galassie nane che si trovano nei pressi della Via Lat-tea non sono satelliti che vi orbitano intorno, bensì galassie di passaggio che si sono avvicinate attratte dal campo gravitazionale della nostra galassia. Con quali conseguenze, poi, è tutto da vedere. Lo studio, condotto grazie ai dati della Early data release 3 di Gaia, è pubblicato su The Astrophysical Journal. 

Gli autori hanno usato i dati di Gaia per calcolare le velocità tridimensionali, e dunque il moto preciso, di 40 galassie nane intorno alla Via Lattea e da questo hanno ricavato l’energia orbitale di ciascuna di queste e il loro momento angolare (di rotazione). I risultati hanno mostrato che queste galassie si muovono molto più velocemente delle stelle giganti e degli ammassi stellari che sono in orbita intorno alla Via Lattea, più o meno alla stessa distanza. Così velocemente, che non potrebbero essere in orbita da molto tempo intorno alla Via Lat-tea, poiché le interazioni con la nostra galassia avrebbero consumato la loro energia orbitale e dissipato il momento angolare. 

Il campione indagato nello studio rappresenta la maggior parte delle galassie nane intorno 

alla Via Lattea e, scrivono gli scienziati, la loro velocità suggerisce che esse siano arrivate nelle nostre vicinanze solo recentemente, negli ultimi miliardi di anni. La scoperta rispecchia quella fatta sulla Grande Nube di Magellano, una galassia nana più grande così vicina alla Via Lattea da essere visibile come una macchia di luce nel cielo notturno dell’emisfero meridionale. Fino a vent’anni fa gli astronomi pensavano che fosse una galassia satellite, ma anche la sua velocità è troppo elevata perché sia legata gravitazionalmente. Invece di essere una nostra compagna, quindi, la Grande Nube di Magellano ci sta facendo visita per la prima volta. Oggi sappiamo che lo stesso vale anche per la maggior parte delle galassie nane. 

La domanda, a questo punto, è: rimarranno in orbita diventando satelliti della Via Lattea o semplicemente ci passeranno accanto? 

«Alcuni di loro saranno catturati dalla Via Lattea e diventeranno satelliti», risponde François Hammer, ricercatore dell’Observatoire de Paris e primo autore dello studio. Per rispondere a questa domanda con precisione, però, dovremmo conoscere la massa esatta della Via Lattea, una quantità difficile da calcolare con precisione: le stime attualmente variano di un fattore due. Quando una galassia nana orbita attorno a una molto più massiccia, l’attrazione gravitazionale la stira in modo differenziale come se cercasse di strapparla via: è l’azione delle forza di marea. 

«La Via Lattea è una grande galassia, quindi la sua forza di marea è semplicemente gigantesca ed è molto facile distruggere una galassia nana già dopo uno o due passaggi», continua Hammer. In altre parole, diventare un compagno della Via Lattea è una condanna a morte per le galassie nane. L’unica condizione alla quale una galassia nana potrebbe resistere alla morsa distruttiva di una galassia massiccia come la nostra è se la prima ha una quantità significativa di materia oscura – che contribuirebbe ad aumentare la massa. E infatti, dal momento che gli scienziati prima d’ora pensavano che le nane della Via Lattea fossero galassie satelliti in orbita da molti miliardi di anni, supponevano che esse fossero dominate dalla materia oscura per bilanciare la forza di marea della Via Lattea e rimanere intatte. Il fatto che Gaia abbia rivelato che la maggior parte delle galassie nane stanno girando intorno alla Via Lattea per la prima volta significa che non devono necessariamente includere materia oscura, e anche che non è ancora possibile sapere se questi sistemi siano in equilibrio o in via di distruzione. 

Grazie a Gaia, insomma, sappiamo che la storia della nostra galassia è molto più densa e ricca di storie di quanto si pensasse. Non resta che attendere le sorprese che rivelerà la Full data release 3, prevista per la metà del 2022. 

Per saperne di più: 

Leggi su The Astrophysical Journal l’articolo “Gaia EDR3 proper motions of Milky Way dwarfs. II: Velocities, Total Energy and Angular Momentum”, di François Hammer, Jian-ling Wang, Marcel Pawlowski, Yanbin Yang, Piercarlo Bonifacio, Hefan Li, Carine Babu-siaux, Frédéric Arenou 

. Sono stati gli occhi e la bocca a farmi gridare ‘Godzilla’». 

«È uno dei modi in cui vogliamo che la gente si connetta con l’incredibile lavoro che ha fatto Spitzer», continua Hurt. «Cerco aree avvincenti che possano davvero raccontare una storia. A volte è una storia su come si formano le stelle e i pianeti, e a volte si tratta di un mostro gigante che imperversa a Tokyo». 

Se non siete convinti della somiglianza individuata dall’astronomo di Spitzer, potete disegnare la vostra personale creatura cosmica con la web app Spitzer Artistronomy. Nuove nebulose, inclusa questa, sono state aggiunte all’app questo mese. Grazie ai suoi occhi infrarossi, Spitzer può facilmente trovare nebulose che troppo fredde per irradiare luce visibile, o la cui luce visibile non può arrivare perché nascosta dietro nubi di polvere. 

UNA NUOVA IMMAGINE DAL TELESCOPIO SPAZIALE HUBBLE 

L’onda d’urto dell’uomo che corre 

Il telescopio spaziale Hubble ha ripreso questa immagine di HH 45. Questo oggetto si trova nella nebulosa Ngc 1977 che fa parte della nebulosa Uomo che corre, o Running Man Nebula. Hubble ha osservato questa regione per cercare getti stellari e dischi di formazione planetaria attorno a giovani stelle ed esaminare come il loro ambiente influisce sull’evoluzione dei dischi stessi 

Maura Sandri 26/11/2021 

Esiste una regione nel nostro cielo invernale particolarmente affascinante. La si trova facilmente una volta individuate le tre stelle della cintura di Orione, spostandosi poco più in basso, accanto alla spada del leggendario cacciatore. È quella della Nebulosa di Orione, una delle nebulose diffuse più brillanti del cielo notturno, visibile anche a occhio nudo. Se si arriva a vederla e magari a fotografarla, rapiti dalla sua bellezza si tende a trascurare ciò che le sta accanto. Ma basterebbe spostare lo sguardo leggermente più a sinistra per notare un’altra nebulosa molto particolare, quella dell’Uomo che corre, in inglese Running Man Nebula. 

Il telescopio spaziale Hubble però non trascura niente e in questa immagine potete vedere le nubi luminose di gas e polvere risplendere in questa nebulosa. In particolare, vedete HH 45, un oggetto del tipo Herbig-Haro: nebulose piuttosto rare che si verificano quando il gas caldo espulso da una stella appena nata si scontra con il gas e la polvere circostante, a centinaia di chilometri al secondo, creando onde d’urto luminose. In questa immagine, il blu indica l’ossigeno ionizzato (O II) e il viola mostra il magnesio ionizzato (Mg II). I ricercatori sono particolarmente interessati a questi elementi perché possono essere utilizzati per identificare shock e fronti di ionizzazione. 

Questo oggetto si trova nella nebulosa Ngc 1977, che a sua volta fa parte dell’Uomo che corre, un complesso di tre nebulose. Ngc 1977 – come le sue compagne Ngc 1975 e Ngc 1973 – è una nebulosa a riflessione, il che significa che non solo emette luce propria ma riflette anche la luce delle stelle vicine, ricreando lo stesso effetto di un lampione che illumina la nebbia. Hubble ha osservato questa regione per cercare getti stellari e dischi di formazione planetaria attorno a giovani stelle ed esaminare come il loro ambiente influisce sull’evoluzione di tali dischi. 

Cogliamo l’occasione per darvi un aggiornamento sullo stato di salute del telescopio spaziale: domenica 21 novembre la Nasa ha ripristinato la Wide Field Camera 3 che sarà il secondo degli strumenti di Hubble, dopo l’Advanced Camera for Surveys, a riprendere le operazioni dopo la sospensione delle osservazioni avvenuta il 25 ottobre. Si è scelto di ripristinare questo strumento perché rappresenta più di un terzo del tempo di osservazione del veicolo spaziale. Le modifiche ai parametri del sistema consentiranno agli strumenti di gestire diversi messaggi di sincronizzazione mancati. Verranno prima applicate a un altro strumento, lo spettrografo Cosmic Origins, per proteggere il suo rivelatore di ultravioletti lontani. Il team impiegherà diverse settimane per completare i test e caricare le modifiche sul telescopio spaziale. 

Fonte: Media INAF

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Articoli Media INAF: autorizzazione scritta ufficio stampa del 27 ottobre 2018